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Einrichtung zur Ermittlung der Gleichheit oder eines vorgegebenen Unterschiedes veränderlicher Spannungen
Bei der Parallelschaltung von Spannungsquellen oder überhaupt bei der Ermittlung der Gleichheit zweier veränderlicher Spannungen oder auch bei der Ermittlung eines vorgegebenen Wertes eines Spannungsunterschiedes mittels eines elektromagnetischen Schaltorgans besteht die Schwierigkeit, dass die Wicklung dieses Schaltorgans einerseits die grösstmögliche Spannungsdifferenz beherrschen soll und dass das Schaltorgan anderseits exakt z. B. bei Spannungsgleichheit abfallen soll. So können z. B. bei der Parallelschaltung von Wechselspannungsquellen für 220 V Spannungsunterschiede bis zu 440 V auftreten.
Es ist nun nicht möglich, eine Relaiswicklung so auszulegen, dass sie einerseits diese hohe Spannungsdifferenz verarbeitet und anderseits dass das Relais möglichst nahe bei null Volt abfällt. Es wird daher bei den bekannten Schaltungen insbesondere zur Parallelschaltung von Wechselspannungsquellen nicht bloss die Differenz als Kriterium für die Spannungsgleichheit herangezogen, sondern ein zusätzliches Kriterium, nämlich im allgemeinen die Schwebungsfrequenz, benützt. Es ist eine Parallelschalteinrichtung bekannt geworden, (USA-Patentschrift Nr. 2,675, 492) die in Abhängigkeit von der Schwebungsfrequenz arbeitet und ein abfallverzögertes Relais enthält.
Die Abfallverzögerung ist so bemessen, dass sie bei Absinken der Schwebungsfrequenz unter einen vorgegebenen Wert unwirksam wird, so dass das Relais abfallen kann und den gewünschten Schaltvorgang durchführt, während es oberhalb dieser Frequenz nicht abfällt, weil der Spannungsanstieg der nächsten. Schwingungsperiode zur neuerlichen Erregung der Relaiswicklung und Aufladung des Kondensators führt. Bei einer weiters bekannt gewordenen Einrichtung (USA-Patentschrift Nr. 2,785, 318) ist ein im Rhythmus der Schwebungsfrequenz arbeitendes Relais vorgesehen. das mit seinem Kontakt die Aufladung eines Kondensators steuert, dessen Entladungsstrom das Schaltorgan zur Durchführung der Parallelschaltung der Spannungsquellen speist.
Ist die Schwebungsfrequenz gross, so reicht die Elektrizitätsmenge, mit der sich der Kondensator aufladen kann, während das erstgenannte Relais angezogen ist, nicht aus, um das Schaltorgan zur Durchführung der Parallelschaltung der Wechselspannungsquellen zum Ansprechen zu bringen. Nachteilig bei diesen Einrichtungen ist der verhältnismässig grosse schaltungstechnische Aufwand und die Beschränkung ihrer Verwendung auf den Vergleich von Wechselspannungen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Ermittlung der Gleichheit oder eines vorgegebenen Unterschiedes veränderlicher Spannungen mit einem an die Differenz der zu vergleichenden Spannungen gegebenenfalls über einenGleichrichter angeschlossenen elektromagnetischen Schalt- oder Anzeigeorgan. Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung des Schalt- oder Anzeigeorgans für geringe Ansprechspannung bemessen ist und dass ein in Serie dazu liegendes elektrisches Ven- til solcher Polung vorgesehen ist, dass ein Stromfluss über das Schalt- oder Anzeigeorgan bei der anfangs herrschenden Differenzspannung gesperrt ist und erst bei Umkehr der Richtung der Differenzspannung zu Stande kommt.
Der erfindungsgemässen Einrichtung kommt im wesentlichen der Vorteil zu, dass sie nicht nur bei Wechselspannungsquellen sondern auch bei veränderlichen Gleichspannungsquellen angewendet werden kann und dass der schaltungstechnische Aufwand dabei ausserordentlich gering ist. Weiters zeichnet sich die Erfindung durch hohe Genauigkeit bei der Feststellung der Gleichheit oder auch eines vorgegebenen Unterschiedes zwischen veränderlichen Spannungen aus, wobei die Grösse des maximal möglichen Spannungsunterschiedes praktisch beliebig sein kann.
Die Genauigkeit bei der Ermittlung der
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Gleichheit oder eines vorgegebenen Unterschiedes veränderlicher Spannungen kann dabei nach einem weiteren Merkmal der Erfindung noch dadurch verbessert werden, dass dem das Schalt- oder Anzeigeorgan und das Ventil enthaltenden Stromkreis zusätzlich eine vorzugsweise einstellbare Gegenbpannung aufgeprägt ist. Die Erfindung ist insbesondere zum Parallelschalten von Gleichstromnetzen oder Drehstromnetzen oder auch als Synchronisiereinrichtung für selbsttätige Anlassvorrichtungen, etwa von Mehr motorenantrieben bei Papiermaschinen bei Pendelmaschinen od. dgl. anwendbar.
Ausführungsbeispiele sind in den Figuren der Zeichnung wiedergegeben. In Fig. 1 sind mit 1 und 2 zwei veränderliche Gleichspannungen erzeugende Gleichstrommaschinen bezeichnet, deren Ausgangsspannungen z. B. mit ihren negativen Polen zusammengeschaltet sind. An die an ihren positiven Polen auftretende Differenzspannung ist gemäss der Erfindung ein Stromkreis angeschlossen, der ein Schalt- oder Anzeigeorgan, z. B. ein Relais 3 mit vorzugsweise geringer Ansprechspannung, und ein gegebenenfalls aus mehreren Elementen aufgebautes elektrisches Ventil 4 enthält. Im einfachsten Fall der Durchführung der Schaltung nach der Erfindung sind die Klemmen 5,6 dieses Stromkreises, wie strichliert angedeutet, miteinander verbunden.
Die Spannung der Gleichstromquelle 1 sei U1 und die der Gleichstromquelle 2
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dann zu Stande, wenn sich die Spannungsrichtung umkehrt. Infolge der gewählten kleinen Ansprechspan- n-ing des Relais spricht es dann praktisch beiSpannungsgleichheit an und gibt z. B. über seinen Arbeits- kontakt 7 einen Schaltbefehl für das Ansprechen eines nicht dargestellten Schalters zum Parallelschalten der Gleichstromquellen ab.
In vielen praktischen Anwendungsfällen der Erfindung ist es vorteilhaft, an die Klemmen 5 und 6 des das Relais 3 und das Ventil 4 enthaltenden Stromkreises eine Gegenspannung anzuschliessen. Diese zusätzliche Spannung wird im vorliegenden Fall von einem Transformator 8 über einen Gleichrichter 9 und ein Potentiometer 10 geliefert. Es könnte aber auch eine Batterie oder eine beliebig andere Fremd spannungsquelle zur Lieferung der Gegenspannung vorgesehen sein. Der Potentiometerabgriff kann so eingestellt werden, dass das Relais 3 mit besonders hoher Genauigkeit bei Gleichheit der Spannungen der Stromquellen 1 und 2 anspricht. In diesem Fall hat die Gegenspannung den auch in Durchlassrichtung des Ventiles 4 auftretenden Spannungsabfall und die Ansprechspannung des Relais 3 zu decken.
Die Gegenspannung kann aber auch so eingestellt werden, dass das Relais 3 bei einem vorgegebenen Wert des Spannungsunterschiedes der zu vergleichenden Spannungen U, und U2 anspricht.
Es kann von Vorteil sein, nach Durchführung des vom Relais 3 abgegebenen Schaltbefehls an den Kupplungsschalter zur Parallelschaltung der Spannungsquellen den das Relais 3 und das Ventil 4 enthaltenden Stromkreis z. B. über Kontakte des Kupplungsschalters wieder abzuschalten.
Parallel zum Relais 3 ist ein Schutzgleich''icbter 11 vorgesehen, der bei defektem Ventil 4 das Relais 3 überbrückt und damit. ein Fehlansprechen dieses Relais verhindert. Die Sperrichtung des Schutzgleichrichters 11 ist der des Ventiles 4 entgegengerichtet.
Die Verwendung der Einrichtung nach der Erfindung zur Feststellung der Spannungsgleichheit oder eines vorgegebenen Spannungsunterschiedes für Drehstromnetze, die einerseits z. B. von einem Generator 12 und anderseits z. B. von der Sekundärseite eines Transformators 13 gespeist werden, ist in Fig. 2 dargestellt. Der Aufbau des an die Differenzspannung anzuschliessenden Stromkreises, der gemäss der Erfindung aus einem Schalt-oder Anzeigeorgan, insbesondere einem Relais 3, einem elektrischen Ventil 4 und einer von den Elementen 8,9 und 10 gelieferten Gegenspannung besteht, ist der gleiche wie in Fig. l.
Der Anschluss dieses Stromkreises erfolgt über einen Gleichrichter 14 in Einphasen-Graetzschaltung, an dessen Ausgängen ein Widerstand 15 liegt. Der Gleichrichter 14 ist so gepolt, dass seine gleichgerichtete Ausgangsspannung mit der Sperrichtung des Ventiles 4 zusammenfällt. Damit wird die an den Klemmen 5 und 6 angelegte Gegenspannung so lange unterdrückt, als eine Spannungsdifferenz zwischen den parallel zu schaltenden Wechselspannungsquellen aufrecht ist. Bei Spannungs-, Phasen- und Frequenzgleichheit der parallel zu schaltenden Netze oder Wechselstromquellen tritt am Ausgang des Gleichrichters 14 keine Spannung auf und die Gegenspannung wird allein wirksam, wodurch das Relais 3 Strom erhält. Dadurch spricht dasRelais 3 an und gibt über Relaiskontakte 7 einen Schaltbefehl an den Kupplungsschalter 16 zur Parallelschaltung der Drehstromnetze.
Auch in diesem Fall kann durch Einstellung der an den Klemmen 5 und6liegendenGegenspannung nicht nur beiGleichheit derWechselspannungen, sondern auch bei einem vorgegebenen Unterschied dieser Spannungen ein Schaltbefehl vom Relais 3 ausgelöst werden.
Der Anschluss des Ventiles 4 und des Relais 3 kann auch im Gleichstromfalle ähnlich wie im Wechselstromfalle über einen Gleichrichter 14 und einen Widerstand 15 erfolgen, wobei die Gleichrichterausgangsspannung mit der Sperrichtung des Ventiles zusammenfällt. Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen
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Schaltung wird dadurch beim Vergleich von Gleichspannungen unabhängig von der Polung beim Anschluss an die anfangs herrschende Differenzspannung. Der für das Ansprechen desRelais3 erforderliche Strom wird bei Gleichheit der zu vergleichenden Spannungen oder bei einem vorgegebenen Unterschied dieser Spannung von der Fremdspannungsquelle für die aufgedrückte Gegenspannung geliefert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Ermittlung der Gleichheit oder eines vorgegebenen Unterschiedes veränderlicher Spannungen mit einem an die Differenz der zu vergleichenden Spannungen, gegebenenfalls über einen Gleichrichter, angeschlossenen elektromagnetischen Schalt- oder Anzeigeorgan, insbesondere für Parallelschaltzwecke, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung des Schalt- oder Anzeigeorgans (3) für geringe Ansprechspannung bemessen ist und dass ein in Serie dazu liegendes elektrisches Ventil (4) solcher Polung, vorgesehen ist, dass ein Stromfluss über das Schalt- oder Anzeigeorgan (3) bei der anfangs herr- schenden Differenzspannung gesperrt ist und erst bei Umkehr der Richtung der Differenzspannung zu Stande kommt.